JPH0736324Y2 - 集光器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、集光された光線を任意の位置に導く集光器に
関し、特には太陽光線の如く種々の角度で入射する光線
を集光し、任意の位置に効率よく導くに好適な集光器に
関するものである。

［産業上の利用分野］ 従来より、太陽光線の如く入射角が時間と共に変化する
光線を集光する集光器には、光線を効率よく集光するた
めに、その受光面が常に光線到来方向に向くよう追従制
御する電気機械的な駆動機構が備えられていた。

［考案が解決しようとする問題点］ ところで、前記駆動機構は入射角が時間と共に変化する
光線を集光するという機能的な要求から、構成が複雑で
あるほか、重量が大きかった。また、構成の複雑さが集
光器を極めて高価にしていた。

本考案は、このような従来の集光器の有する問題点を解
決するためになされたものであり、光線を効率よく集光
でき、構成が簡単、かつ安価な集光器を提供することを
目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本考案の集光器は、入射光線をその入射位置から離れた
出射位置に導く集光器において、一端に縁部が六角形で
球状のレンズ状物体1aを支持する外形六角形の入射パイ
プ1b（1d）が多数本束ねられ，種々の角度の入射光線を
はぼ平行な光線に変換して出射するよう形成された集合
レンズ１と、前記集合レンズ１をパイプ枠２により一端
側に取り付けられるとともに集合レンズ１からの光線を
反射により集束させる漏斗状空間を有する集束反射枠３
と、前記集束反射枠３の他端側に配置されて集束反射枠
３による光線をさらに集束するレンズ４と、前記集束反
射枠３に取り付けられるとともにレンズ４による光線が
導かれる頚部５と、上部側の球状の連結部7a,中央管部7
c,中央管部7cと連結部7b間に設けられた溝7d,下部側の
球状の連結部7bとからなる透過パイプ７と、前記溝7dに
嵌合する縁が上端側に設けられるとともに連結部7a,7b
の内壁を覆い隠して光線を中央管部7c側に導くための曲
点パイプ10と、外形が円筒状で上半分の内面形状が連結
部7bの外面形状に，下半分の内面形状が中央管部7cの外
面形状とほぼ一致した構造の保持部９により透過パイプ
７が順次屈曲可能に連結されてなる連結管６とを具備
し、連結管６の一端が頚部５に，他端が出射用パイプ８
に取り付けられ構成される。

［作用］ 本考案の集光器は球状のレンズ状物体を用いたことで、
任意の角度で入射する光線が集合レンズによりほぼ平行
な光線に変換され、さらに集束反射枠により集束されて
連結管により出射位置まで導かれるので、従来は必要と
した電気機械的な駆動機構が不要になり、光線を効率よ
く集光できるほか、簡単な構成で安価な集光器が得られ
る。

［実施例］ 以下、本考案を第１図〜第15図により説明する。

第１図に本考案の一実施例を示す集光器の斜視図を示
す。図において、集合レンズ１は、第３図に図示する如
く、例えばアクリルのような透明なプラスチックから成
形された集光用の球状のレンズ状物体1aを一端側に支持
した入射パイプ1bを多数本束ねて構成されており、矢印
により示される太陽光線が入射される。また、集合レン
ズ１は、集合レンズ１による光線を反射により集束する
集束反射枠３の一端側にパイプ枠２により取り付けられ
ている。なお、集束反射枠３は、脚3aにより台3b上に支
持固定され用いられるほか、第２図に図示する如く、表
面が鏡になった漏斗状の空間を形成されており、入射パ
イプ1bから入射される光線を反射により集束させながら
集束反射枠３と頚部５との間に配置されるレンズ４へ導
くよう構成されている。

そして、レンズ４により導かれた光線は、逆円錐形の内
部空間を有する頚部５から連結管６を構成する第７図に
図示する如き透過パイプ７の開口へ入射30°（全角度）
以下で入射される。

なお、連結管６は、第７図に図示する如く、外壁が半球
状の連結部7a及び内壁が半球状の連結部7bを両端に有す
る透過パイプ７を複数個直列に順次互いに屈曲可能に連
結して構成される。また、透過パイプ７の連結は、外形
が円筒状で連結部7a,連結部7bを囲むようにして保持す
る第13図に図示する如き構造の保持部９を嵌合させて行
うが、保持部９は外形が円筒状で上半分の内面形状が連
結部7bの外面形状に，下半分の内面形状が中央管部7cの
外面形状とほぼ一致するよう構成されている。

また、連結管６は必要に応じて複数個の透過パイプ７を
直列に連結し、最後に光線を出射するパイプ８に連結さ
れ構成される。なお、光線を出射するパイプ８は、第１
図に図示する如く、集合レンズ１から離れて配置され、
集合レンズ１〜連結管６を介して導かれる光線を出射す
るもので、出射位置では一つの光源として機能し得るも
のである。

以下、本考案をさらに詳細に説明する。

第３図は集合レンズ１を構成するレンズ状物体1aを支持
させた入射パイプ1bの断面図、第４図は前記入射パイプ
1bの分解斜視図である。なお、集合レンズ１は縁部分が
六角形をなすレンズ状物体1aと、この縁部分によりレン
ズ状物体1aを支持すると共に、第６図に図示するように
多数本束ねたときに空隙が生じないように外形が六角形
をした入射パイプ1bにより構成されている。更に、入射
パイプ1bは第３図に図示する如く、内部空間の直径が上
部から下部に行くに従って大きくなるよう形成されてお
り、入射された光線をほぼ平行な光線にして出射するこ
とが出来る。

ここで、レンズ状物体1aがほぼ球状なので、例えば、時
間及び季節により入射角が大きく変化する太陽光線や曇
天時の散乱光のように種々の角度で入射される光線（実
線、点線及び一点鎖線により示す）であっても、入射光
線の角度が150°以内のときには、これら入射光線を入
射パイプ1bに導入することが可能である。そして、入射
パイプ1bに導入された光線は、鏡面になっている入射パ
イプ1bの内表面による反射を繰返しながら、第５図に図
示する如く、最終的にはほぼ平行な光線として集束反射
枠３に向かって出射される。

このように、レンズ状物体を集光に用いたことで、約15
0度以内で入射される光線を効率的に集光することがで
き、受光面を常に太陽に向けるための電気機械的な駆動
装置が不要になる。

第６図はパイプ枠２の開口面から見たレンズ状物体1aの
配置図であり、多数のレンズ状物体1aが互いに隣接され
て蜂の巣状に配置されている。そして、レンズ状物体1a
を支持した入射パイプ1bが多数本束ねられてパイプ枠２
内に収納された時の平面状態が示されている。

次に、第７図は透過パイプ７の構成を示す断面図であ
る。なお、透過パイプ７は図示の如く、上側から順に連
結部7a、中央管部7c、中央管部7cと連結部7bとの間に設
けられた溝7d及び連結部7bを設けて構成される。また、
中央管部7cと連結部7b間の溝7dには、第８図に斜視図
を，第９図に断面図を図示する如く、上端に横方向に広
げられた縁を設けた曲点パイプ10が嵌合される。また、
中央管部7cの内径は連結部7a側より溝7d側の方が大きい
円錐状内径をしているほか、連結部7aの上部開口は下部
開口よりいくらか大きく、下部開口は中央管部7cの上部
開口と一致する大きさである。

さらに、連結部7aの外形は図示する如く、外側に球状の
膨らみを有しており、第12図に図示するように、連結部
7aを前段の連結部7bに連結したときの連結管６が屈曲可
能で、かつ互いに容易に外れないような構造をしてい
る。そして、これらを構成するプラスチック材の有する
弾性により互いにしっかりと嵌合させられる。

このような連結のために、連結部7bの最大内径は連結部
7aの最大内径よりも多少小さくなっている。また、Ｏ及
びＯ′は、連結管６を曲げるときの連結部7a及び7bの回
転の中心点である。

第８図は曲点パイプ10の斜視図、第９図はその断面図で
あり、曲点パイプ10の上端には横方向に広げられた縁が
設けられており、この縁が透過パイプ７の溝7dと嵌合す
るほか、内面が鏡面になっている。また、第10図に図示
する如く、透過パイプ７の溝7dに嵌合された曲点パイプ
10は透過パイプ７の連結部7a及び7bの内壁を覆い隠すよ
うに配置され、光線を効率よく次の中央管部7cへ導くよ
う機能する。また、第12図に図示する如く、連結管６の
屈曲時、曲点パイプ10には連結部7aの内径方向に寸法的
な余裕が必要であり、曲点パイプ10は下部直径が上部直
径より小さく構成されている。

第10図は透過パイプ７を複数個、屈曲させることなく直
線状で、かつ、透過パイプ７の溝7dに曲点パイプ10を嵌
合して連結されてなる連結管６の断面図である。そし
て、第11図は複数の透過パイプ７を第10図に図示する如
く、複数個直線状に連結させた時に、連結管６に15度
（実線）及び10度（点線）で入射された光線が通過する
様子を示す光路図である。

一方、第12図は連結管６が図示する如く、左方向に曲げ
られたとき、連結管６に15度（実線）及び10度（点線）
で入射された光線が通過する様子を示す光路図である。
そして、図から明らかなように、入射光線は連結管６が
屈曲状態であっても、透過パイプ７及び曲点パイプ10に
より反射を繰返しながらパイプ８へ導かれる。

なお、集光器を構成するこれらの要素はプラスチック材
を成形したものでよく、安価な集光器が得られる。

第14図は本考案の他の実施例に用いられる集合レンズ１
を構成するレンズ状物体1cを支持した入射パイプ1dの断
面図である。また、第15図は集合レンズ１を構成するレ
ンズ状物体1cと入射パイプ1dを分離して示す斜視図であ
る。この実施例の集合レンズ１は内部反射型と呼ぶべき
ものであり、入射パイプ1dは外形が円筒形であり、内部
空間が円錐を倒置した形状、即ち漏斗状に構成されてい
る。また、入射パイプ1dの外表面には光の反射材が塗布
されており、光源が点線、実線及び鎖線で示される角度
で入射パイプ1d内部に入射されても、これらを外部に発
散させないようにする。即ち、入射パイプ1dの外表面で
反射された光線は、その内表面でも反射されるが、入射
パイプ1dの内表面に対する光線の入射角はその臨界角よ
り大きく、再度外表面に向かって反射される。このよう
にして入射パイプ1dに入射された光線は、入射パイプ1d
内部で反射を繰返しながら図示する如く、入射パイプ1d
の下方に導かれ出射される。

なお、本考案では透過パイプに変えて光ファイバからな
る束ファイバを用いてもよく、赤外線用光ファイバを用
いれば、太陽光線の熱エネルギーを伝達することも可能
なことはいうまでもない。

［考案の効果］ 本考案によれば、（ａ）レンズ状物体を集光に用いたの
で、約150度以内の入射光線を効率良く集光可能で、受
光面の角度を変更するための電気機械的な駆動機構が不
要となるほか、構成が簡単で、海，山，遠隔地など電源
のない場所での使用が可能な、安価，軽量化された集光
器が得られる。（ｂ）集光器の各構成要素をプラスチッ
ク成形することで、さらに安価な集光器の提供が可能に
なる。（ｃ）太陽光線が直接届かない建物内でも、自然
光による照明が得られ省エネルギーが可能になる。
（ｄ）植物栽培用の光量が制御された光源として利用可
能である。（ｆ）曇天時にも、太陽光線を効率よく集光
できる。等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案集光器の一実施例を示す斜視図、第２図
は集光器の部分断面図、第３図は集合レンズを構成する
レンズ状物体を支持した入射パイプの断面図、第４図は
レンズ状物体を支持した入射パイプを示す分解斜視図、
第５図は集合レンズの部分断面図、第６図は光線入射側
からみた集合レンズの平面図、第７図は透過パイプの構
成を示す断面図、第８図は曲点パイプを示す斜視図、第
９図は透過パイプの断面図、第10図は連結管の部分断面
図、第11図は連結管が直線状態の時の光路図、第12図は
連結管が曲げられたときの光路図、第13図は保持部の断
面図、第14図は他の実施例に用いられる集合レンズを構
成するレンズ状物体を支持した入射パイプの断面図、第
15図はレンズ状物体を支持した入射パイプを示す分解斜
視図ある。 １……集合レンズ、1a,1c……レンズ状物体、1b,1d……
入射パイプ、２……パイプ枠、３……集束反射枠、４…
…レンズ、５……頚部、６……連結管、７……透過パイ
プ、7a,7b……連結部、7c……中央管部、7d……溝、８
……パイプ、９……保持部、10……曲点パイプ

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】入射光線をその入射位置から離れた出射位
   置に導く集光器において、一端に縁部が六角形で球状の
   レンズ状物体1aを支持する外形六角形の入射パイプ1b
   （1d）が多数本束ねられ，種々の角度の入射光線をほぼ
   平行な光線に変換して出射するよう形成された集合レン
   ズ１と、 前記集合レンズ１をパイプ枠２により一端側に取り付け
   られるとともに集合レンズ１からの光線を反射により集
   束させる漏斗状空間を有する集束反射枠３と、 前記集束反射枠３の他端側に配設されて集束反射枠３に
   よる光線をさらに集束するレンズ４と、 前記集束反射枠３に取付けられてレンズ４による光線が
   導かれる頚部５と、 上部側の球状の連結部7a,中央管部7c,中央管部7cと連結
   部7b間に設けられた溝7d,下部側の球状の連結部7bとか
   らなる透過パイプ７と、 前記溝7dに嵌合する縁が上端側に設けられるとともに連
   結部7a,7bの内壁を覆い隠して光線を中央管部7c側に導
   くための曲点パイプ10と、 外形が円筒状で上半分の内面形状が連結部7bの外面形状
   に，下半分の内面形状が中央管部7cの外面形状とほぼ一
   致した構造の保持部９により透過パイプ７が順次屈曲可
   能に連結されてなる連結管６とを具備し、 連結管６の一端が頚部５に，他端が出射用パイプ８に取
   り付けられ構成されていることを特徴とする集光器。
2. 【請求項２】前記入射パイプは、その内部空間の表面に
   入射光線を反射する鏡面が形成されていることを特徴と
   する実用新案登録請求の範囲第１項記載の集光器。
3. 【請求項３】前記入射パイプは、その外表面に内部空間
   からの入射光線を反射する鏡面が形成されていることを
   特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載の集光
   器。